เครื่องเชื่อมความต้านทานและอุปกรณ์

การเชื่อมด้วยแรงดัน

การเชื่อมด้วยแรงดันรวมถึงวิธีการเชื่อมแบบต่างๆ ซึ่งชิ้นส่วนที่จะเชื่อมต่อจะถูกบีบอัดด้วยแรงทางกล เนื่องจากความต่อเนื่องและความแข็งแรงของข้อต่อนั้นเกิดขึ้นได้

ในกรณีส่วนใหญ่ การเชื่อมด้วยแรงดันจะดำเนินการโดยการให้ความร้อนแก่ชิ้นส่วนที่จะเชื่อมไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง และในบางกรณีเท่านั้นที่เชื่อมได้โดยไม่ใช้ความร้อน (เช่น การเชื่อมเย็น การเชื่อมแบบระเบิด) ในบรรดาวิธีการเชื่อมด้วยแรงดันทั้งหมด การเชื่อมด้วยความต้านทานไฟฟ้าเป็นวิธีที่พบได้บ่อยที่สุด

การเชื่อมแบบสัมผัสหรือแบบต้านทานเรียกว่าวิธีการเชื่อมด้วยไฟฟ้า ซึ่งความร้อนเกิดขึ้นเนื่องจากการปล่อยความร้อนที่จุดสัมผัสของชิ้นส่วนที่จะเชื่อมเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน (รูปที่ 1)

ข้าว. 1. ประเภทหลักของการเชื่อมความต้านทาน: a - หน้าผาก, 6 - จุด, b - ลูกกลิ้ง, I - ทิศทางของกระแสเชื่อม

ความต้านทานการเชื่อมมีลักษณะโดยความเข้มข้นของพลังงานความร้อนในท้องถิ่นและดังนั้นจึงมีอุณหภูมิสูงในบริเวณรอยต่อของชิ้นส่วนที่จะเชื่อม ซึ่งเป็นผลมาจากความต้านทานที่สำคัญของการสัมผัสของข้อต่อเมื่อเทียบกับความต้านทานของชิ้นส่วนเอง . ในเรื่องนี้การเชื่อมด้วยความต้านทานเป็นการเชื่อมประเภทที่ประหยัดและเหมาะสม

การเชื่อมความต้านทานสามารถทำได้ทั้งกระแสตรงและกระแสสลับ แต่ในทางปฏิบัติจะใช้กระแสสลับเกือบโดยเฉพาะเนื่องจากกระแสที่จำเป็นสำหรับการเชื่อมตามลำดับหลายพันและแม้แต่หลายหมื่นแอมแปร์ที่แรงดันไฟฟ้าไม่กี่โวลต์สามารถมีได้มากที่สุด หาได้ง่ายด้วยความช่วยเหลือของหม้อแปลง แหล่งจ่ายไฟ DC เฉพาะสำหรับจุดประสงค์นี้จะมีราคาแพงเกินไป ผลิตได้ยาก และเชื่อถือได้น้อยกว่าในการใช้งาน

การเชื่อมก้น

ในการเชื่อมแบบชน ปลายของชิ้นส่วนที่จะเชื่อมต่อสัมผัสกัน หลังจากนั้นกระแสไฟจำนวนมากจะไหลผ่านชิ้นส่วน ทำให้ข้อต่อร้อนจนถึงอุณหภูมิที่จำเป็นสำหรับการเชื่อม จากนั้นแรงอัดตามยาวจะบรรลุความต่อเนื่องในการเชื่อมต่อโดยตรง

การเชื่อมแบบก้นมีสองประเภท: การเชื่อมแบบไม่สะท้อน (การเชื่อมแบบต้านทาน) และการเชื่อมซ้ำ

ในการเชื่อมด้วยความต้านทาน ชิ้นส่วนที่มีปลายกลึงจะถูกสัมผัสและบีบอัดด้วยแรงจำนวนมาก จากนั้นกระแสจะไหลผ่านชิ้นส่วน และเนื่องจากความต้านทานการสัมผัสของจุดต่อ จึงมีการปล่อยความร้อนเข้มข้นออกมา

หลังจากถึงอุณหภูมิที่จำเป็นสำหรับการเชื่อมในบริเวณด้านหน้า การเชื่อมพลาสติกของชิ้นส่วนที่จะเชื่อมต่อจะดำเนินการภายใต้อิทธิพลของแรงกดเมื่อสิ้นสุดรอบการเชื่อม กระแสไฟจะดับลง จากนั้นจึงปล่อยแรงอัด

การเชื่อมความต้านทานมักจะดำเนินการที่ความหนาแน่นกระแส 5-10 kA และกำลังเฉพาะ 10-15 kVA ต่อ 1 cm2 ของส่วนตัดขวางของชิ้นส่วนที่เชื่อม การเชื่อมประเภทนี้มักใช้เพื่อเชื่อมชิ้นส่วนที่มีหน้าตัดขนาดเล็ก (สูงสุดประมาณ 300 ตร.ม.2)

ในการเชื่อมก้นด้วยการอุ่น การให้ความร้อนของชิ้นส่วนจะดำเนินการในสามหรือสองขั้นตอนติดต่อกัน - การอุ่นล่วงหน้า การกะพริบ และอารมณ์เสียขั้นสุดท้าย หรือเฉพาะในสองขั้นตอนสุดท้าย

ในช่วงแรกของการเชื่อมชิ้นส่วนที่จะเชื่อมจะสัมผัสกับแรงอัด 5 - 20 MPa จากนั้นกระแสไฟจะเปิดขึ้นซึ่งทำให้ข้อต่อร้อนถึง 600 - 800 ° C (สำหรับเหล็ก) เช่นเดียวกับใน การเชื่อมก้นโดยไม่ละลาย หลังจากนั้นแรงกดจะลดลงเหลือ 2 - 5 MPa ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ความต้านทานการสัมผัสเพิ่มขึ้นและกระแสเชื่อมจึงลดลง

ด้วยการคลายการบีบอัดพื้นที่สัมผัสจริงของส่วนปลายของชิ้นส่วนจะลดลงกระแสจะไหลไปยังจุดสัมผัสจำนวน จำกัด และทำให้ร้อนถึงอุณหภูมิหลอมเหลวและเมื่อให้ความร้อนเพิ่มเติมภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้โลหะจะร้อนเกินไป อุณหภูมิการกลายเป็นไอในแต่ละจุด

ภายใต้อิทธิพลของแรงดันที่มากเกินไป ไอของโลหะจะถูกดึงออกจากบริเวณหน้าสัมผัสการเชื่อมและแทนที่อนุภาคโลหะเหลวไปในอากาศในรูปของประกายไฟ และส่วนหนึ่งของโลหะหลอมเหลวจะไหลเป็นหยด ด้านหลังส่วนที่ยื่นออกมาที่ถูกทำลาย ส่วนที่ยื่นออกมาติดต่อกันจะติดกัน สร้างเส้นทางใหม่สำหรับกระแสเชื่อมเพื่อทำซ้ำเอฟเฟกต์ที่ตั้งไว้

กระบวนการหลอมรวมส่วนปลายของชิ้นส่วนตามสันเขาพื้นฐานตามลำดับนี้จะดำเนินต่อไปจนกว่าปลายของชิ้นส่วนที่เชื่อมจะถูกปกคลุมด้วยฟิล์มต่อเนื่องของโลหะกึ่งเหลว หลังจากนั้นความต่อเนื่องของโลหะของรอยเชื่อมจะถูกสร้างขึ้นโดยใช้แรงรบกวนค่อนข้างน้อย . ในกรณีนี้ โลหะหลอมเหลวส่วนเกินจะถูกบีบออกจากหน้าสัมผัสในรูปของรู (ขอบ)

การให้ความร้อนที่ส่วนปลายที่ยื่นออกมาของชิ้นส่วนที่เชื่อมนั้นดำเนินการโดยการนำความร้อนจากหน้าสัมผัสการเชื่อมเป็นหลัก ซึ่งอุณหภูมิมีความสำคัญมากที่สุด ความร้อนของชิ้นส่วนระหว่างอิเล็กโทรดเชื่อมต่อและแหล่งจ่ายไฟเนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่ไหลระหว่างกระบวนการหลอมมีน้อยมาก

การปรับปริมาณพลังงานที่ส่งที่ความต้านทานหน้าสัมผัสที่กำหนดโดยเงื่อนไขของกระบวนการเชื่อมสามารถทำได้ทั้งโดยการเปลี่ยนกระแสเชื่อมหรือโดยการเปลี่ยนระยะเวลาของการไหลของกระแส

วิธีการทำงานของเครื่องเชื่อมก้นแสดงในรูป 2.

ข้าว. 2. ไดอะแกรมของเครื่องเชื่อมก้น: 1 — เตียง, 2 — ไกด์, 3 — แผ่นยึด, 4 — แผ่นเคลื่อนย้ายได้, 5 — อุปกรณ์ให้อาหาร, 6 — อุปกรณ์จับยึด, 7 — ตัวจำกัด, 8 — หม้อแปลง, 9 — ตัวนำกระแสไฟฟ้าที่ยืดหยุ่น , Pzazh - แรงกระชับของผลิตภัณฑ์, Ros - แรงรบกวนของผลิตภัณฑ์

เครื่องเชื่อมก้นจำแนกได้ดังนี้

1. โดยวิธีการเชื่อม — สำหรับการเชื่อมด้วยความต้านทานและการกระพริบ (กระพริบต่อเนื่องหรือกระพริบด้วยความร้อน)

2. ด้วยการลงทะเบียนล่วงหน้า — สากลและเฉพาะทาง

3. ตามการออกแบบของกลไกกำลัง - ด้วยสปริง, คันโยก, สกรู (จากพวงมาลัย), นิวแมติก, ไฮดรอลิกหรือระบบเครื่องกลไฟฟ้า

4.โดยการจัดเรียงของแคลมป์ — แคลมป์คันโยกและสกรูนอกรีต และแคลมป์คันโยกและสกรูสามารถดำเนินการด้วยตนเองหรือใช้เครื่องจักรกับไดรฟ์นิวแมติก ไฮดรอลิก หรือเครื่องกลไฟฟ้า

5. ตามวิธีการประกอบและติดตั้ง — อยู่กับที่และพกพาได้

การเชื่อมเฉพาะจุด

ในการเชื่อมแบบจุด ชิ้นส่วนที่จะเชื่อมต่อมักจะอยู่ระหว่างอิเล็กโทรดสองตัวที่จับยึดในที่จับอิเล็กโทรดพิเศษ ภายใต้การทำงานของกลไกแรงดัน อิเล็กโทรดจะกดชิ้นส่วนที่จะเชื่อมให้แน่น หลังจากนั้นจึงเปิดกระแสไฟ

เนื่องจากการผ่านของกระแส ชิ้นส่วนที่จะเชื่อมจะถูกทำให้ร้อนอย่างรวดเร็วจนถึงอุณหภูมิในการเชื่อม และการปลดปล่อยความร้อนมากที่สุดเกิดขึ้นที่พื้นผิวที่จะเชื่อม ซึ่งอุณหภูมิอาจเกินอุณหภูมิหลอมเหลวของชิ้นส่วนที่จะเชื่อม

ในรูป 3 แสดงการกระจายตัวของอุณหภูมิตามหน้าตัดของชิ้นส่วนที่เชื่อม ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของขั้นตอนสุดท้ายของการเชื่อมเหล็ก

ข้าว. 3. ช่องอุณหภูมิในขั้นตอนสุดท้ายของการเชื่อมแบบจุด

อุณหภูมิสูงสุดจะสังเกตได้ในส่วนที่แรเงาตรงกลางของจุดเชื่อม - แกนกลาง พื้นผิวสัมผัสของชิ้นส่วนที่จะเชื่อมด้วยอิเล็กโทรด แกนของเหลวหรือกึ่งของเหลวและแกนโลหะพลาสติกที่อยู่ติดกัน แรงอัดของอิเล็กโทรดทำให้เกิดรอยบุ๋มบนพื้นผิวของชิ้นงานเชื่อม

อุณหภูมิแกนที่จุดเชื่อมมักจะสูงกว่าจุดหลอมเหลวของโลหะเล็กน้อยเส้นผ่านศูนย์กลางของแกนหลอมเหลวกำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางของรอยเชื่อม ซึ่งโดยปกติจะเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางของผิวสัมผัสของอิเล็กโทรด

เวลาในการเชื่อมในที่เดียวขึ้นอยู่กับความหนาและคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุของชิ้นส่วนที่เชื่อม กำลังของเครื่องเชื่อม และแรงกด เวลานี้แตกต่างกันไปตั้งแต่หนึ่งในพันของวินาที (สำหรับแผ่นสีที่บางมาก) จนถึงหลายวินาที (สำหรับชิ้นส่วนเหล็กหนา) สำหรับการประมาณคร่าวๆ เวลาในการเชื่อมเหล็กเหนียวจุดหนึ่งจะคิดเป็น 1 วินาทีต่อความหนา 1 มม. ของแผ่นเชื่อม อัตราการให้ความร้อนของโลหะต่ออุณหภูมิในการเชื่อมจะขึ้นอยู่กับความเข้มของความร้อนที่ปล่อยออกมา

เครื่องเชื่อมจุด

เชื่อมม้วน

ในการเชื่อมประเภทนี้ การเชื่อมต่อชิ้นส่วนที่มีรอยต่อต่อเนื่องหรือไม่ต่อเนื่องจะดำเนินการโดยผ่านชิ้นส่วนที่จะเชื่อม ป้อนโดยลูกกลิ้งหมุน (รูปที่ 4)

ข้าว. 4. หลักการของการเชื่อมลูกกลิ้ง: 1 - หม้อแปลงเชื่อม, 2 - อิเล็กโทรดลูกกลิ้ง, 3 - ไดรฟ์ลูกกลิ้ง, 4 - ชิ้นส่วนเชื่อม

โดยธรรมชาติของกระบวนการ การเชื่อมแบบม้วนจะคล้ายกับการเชื่อมแบบจุด การเชื่อมแบบม้วนมักเรียกว่าการเชื่อมแบบตะเข็บ ซึ่งพูดไม่ถูกต้อง เนื่องจากแนวคิดการเชื่อมแบบตะเข็บสามารถขยายไปถึงการเชื่อมได้เกือบทุกประเภท

เครื่องเชื่อมแบบโรลเลอร์มักจะติดตั้งกระแสจ่ายไฟสองกระแส โดยกระแสหนึ่งขับเคลื่อนและอีกกระแสหนึ่งหมุนเนื่องจากแรงเสียดทานเมื่อเคลื่อนย้ายชิ้นส่วนที่จะเชื่อม

การเชื่อมแบบม้วนมักใช้เพื่อเชื่อมต่อชิ้นส่วนที่มีผนังบาง เช่น ในการผลิตถังเชื้อเพลิงและถังสำหรับขนส่งวัสดุต่างๆ

การเชื่อมลูกกลิ้งมีสามโหมด

1. การเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องของชิ้นส่วนที่เชื่อมกับลูกกลิ้งด้วยการจ่ายกระแสไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง วิธีนี้ใช้เมื่อเชื่อมชิ้นส่วนที่มีความหนารวมไม่เกิน 1.5 มม. เนื่องจากมีความหนามาก รอยต่อที่ออกมาจากใต้ลูกกลิ้งซึ่งอยู่ในสถานะพลาสติกอาจแตกหักได้เนื่องจากการหลุดล่อน นอกจากนี้ด้วยการจ่ายกระแสไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องทำให้เกิดการบิดเบี้ยวของชิ้นส่วนที่เชื่อมอย่างมีนัยสำคัญ

2. การเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องของชิ้นส่วนที่เชื่อมกับลูกกลิ้งด้วยการจ่ายกระแสไฟไม่สม่ำเสมอ วิธีการทั่วไปนี้ทำให้ได้ตะเข็บที่มีความผิดเพี้ยนเพียงเล็กน้อยในผลิตภัณฑ์ที่ใช้พลังงานน้อยลง

3. การเคลื่อนที่เป็นระยะ ๆ ของชิ้นส่วนเชื่อมที่สัมพันธ์กับลูกกลิ้งที่มีการจ่ายกระแสไฟฟ้าขัดจังหวะ (การเชื่อมแบบขั้นบันได)

การเชื่อมแบบม้วนมีประสิทธิภาพมากในการผลิตภาชนะที่มีผนังบาง ในการผลิตท่อโลหะเชื่อม และผลิตภัณฑ์อื่นๆ อีกจำนวนมาก

องค์ประกอบหลักของเครื่องโรลเลอร์คือเตียง แขนท่อนบนและท่อนล่างพร้อมโรลเลอร์อิเล็กโทรด กลไกการบีบอัด โรลเลอร์ไดรฟ์ และหม้อแปลงเชื่อมพร้อมลวดกระแสไฟอ่อน

Transformers ของเครื่องโรลเลอร์ทำงานในโหมดเร่งรัดโดยมีค่า PR = 50 — 60% ซึ่งต้องการการระบายความร้อนที่เพิ่มขึ้นของขดลวด

เครื่องเชื่อมแบบลูกกลิ้งแบ่งออก: ตามลักษณะของการติดตั้ง - แบบอยู่กับที่และแบบเคลื่อนที่ตามวัตถุประสงค์ - เป็นสากลและเฉพาะทางตามตำแหน่งของลูกกลิ้งที่สัมพันธ์กับด้านหน้าของเครื่อง - สำหรับการเชื่อมตามขวางสำหรับการเชื่อมตามยาวและ สากลที่มีความเป็นไปได้ในการเคลื่อนย้ายลูกกลิ้งสำหรับตำแหน่งของลูกกลิ้งที่สัมพันธ์กับผลิตภัณฑ์ - มีการจัดเรียงแบบสองด้านและด้านเดียวตามวิธีการหมุนของลูกกลิ้ง - พร้อมไดรฟ์สำหรับลูกกลิ้งหนึ่งตัวพร้อมไดรฟ์ สำหรับลูกกลิ้งทั้งสองโดยมีลูกกลิ้งด้านบนหนึ่งอันเคลื่อนไปตามโครงยึดคงที่ และด้วยลูกกลิ้งหนึ่งอันและแมนเดรลล่างที่เคลื่อนที่ได้ ตามอุปกรณ์ของกลไกการบีบอัด — คันโยกสปริงซึ่งขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า นิวเมติกและไฮดรอลิก อ้างอิงจาก จำนวนลูกกลิ้ง — ในลูกกลิ้งเดี่ยว ลูกกลิ้งคู่ และหลายลูกกลิ้ง

พลังของเครื่องโรลเลอร์ที่พบมากที่สุดมักจะอยู่ที่ 100 — 200 kVA เช่นเดียวกับการเชื่อมแบบจุดของชิ้นส่วนบาง ๆ สามารถทำได้โดยการพัลส์ของกระแสไฟขาออกของตัวเก็บประจุซึ่งมีการผลิตเครื่องโรลเลอร์ประเภทต่าง ๆ

ข้าว. 5. เครื่องเชื่อมความต้านทาน